可用于车辆悬架的剪切弹簧的制作方法_2

文档序号:9634618阅读:来源:国知局
鞍座130的底部部分可类似于美国专利US.7,926,836中公开的鞍座的底部部分。
[0030]如一幅或多幅图6、7、8和8A中显示的,外侧鞍座120的上部部分标识成上部部分142,而内侧鞍座130的上部部分标识成上部部分140。如图8和/或图8A中显示的,上部部分142包括弹簧安装件部分143和弹簧安装件部分145。弹簧安装件部分143包括弹簧安装件侧部部分143a和143b和弹簧安装件部分界面143f。类似地,弹簧安装件部分145包括弹簧安装件侧部部分145a和145b和弹簧安装件部分界面145f。上部部分140和142的各个弹簧安装件侧部部分都包括一对凸缘和渐缩表面。
[0031]如图8中显示的,弹簧安装件侧部部分143a包括凸缘143c和143d和渐缩表面191a,而弹簧安装件侧部部分145b包括凸缘145c和145d和渐缩表面191b。如图8A中显示的,弹簧安装件侧部部分143b包括凸缘143e和143g和渐缩表面191c,而弹簧安装件侧部部分145a包括凸缘145e和145g和渐缩表面191。弹簧安装件侧部部分上的各个凸缘包括表面,表面可操作为前挡部,以在剪切弹簧沿朝向前挡部的方向移动时,约束剪切弹簧以防移动超过前挡部。图6和7中显示的弹簧安装件侧部部分上的剪切弹簧前挡部的示例包括凸缘表面 173a、173b、173c、173d、173e、173f、173g、173h、173i 和 173jD
[0032]鞍座120、130的上部部分140、142包括优于美国专利N0.7,926,836中显示的鞍座和鞍座组件的多个重要优点。作为一个示例,鞍座120、130的上部部分140、142设计成被连接杆146和146a拉到一起(例如,被拉成彼此接触)。那样,弹簧安装件部分界面143f就被拉成与上部部分140上的对应的弹簧安装件部分界面接触,并且弹簧安装件部分界面145f被拉成与上部部分140上的另一个对应的弹簧安装件部分界面接触。
[0033]根据此设计,上部部分140、142可用作弹簧安装件。特别地,上部部分140、142包括其第一端150、152,第一端150、152在适于在其上安装第一负载缓冲器的第一弹簧安装件66上共同形成第一负载缓冲器安装表面155。类似地,上部部分140、142还包括其第二端160、162,第二端160、162在适于在其上安装第二负载缓冲器的第二弹簧安装件66a上共同形成第二负载缓冲器安装表面165。当然,虽然显示了两个负载缓冲器安装表面,但可在上部部分140、142上提供仅一个或者也许三个或更多个负载缓冲器安装表面。因而,弹簧安装件66和66a —体地附连到鞍座上,不像美国专利N0.7,926,836中显示的鞍座。实际上,弹簧安装件66和66a优选与鞍座120和130 —体地形成,如图6所示。利用这个设计,消除了对独立弹簧安装件的需要。当然,不需要与鞍座成一体的弹簧安装件,并且可对特定应用使用与鞍座分开的弹簧安装件,例如如图27所示。
[0034]如上面提到的,外侧鞍座120和内侧鞍座130的上部部分140、142连接在一起。如下面更详细地论述的,带螺纹连接杆可为螺栓、螺钉或其它适当的紧固件,并且可用来将鞍座连接在一起。如图6中示出的,可看到连接杆146和146a的一端指示可在哪里完成鞍座的连接。
[0035]图7进一步示出连接杆146和146a的带螺纹柄部部分。可看到连接杆146的带螺纹部分延伸通过鞍座120、130,并且其中,螺母204附连到带螺纹部分上,以便将鞍座连接在一起。类似地,可看到连接杆146a的带螺纹部分延伸通过鞍座120、130,并且其中,螺母204a附连到带螺纹部分上,以便将鞍座连接在一起。
[0036]取决于应用,公开的车辆悬架可不在弹簧安装件的顶表面上利用负载缓冲器,并且因而负载缓冲器安装表面155和165可不是必要的。但是,即使在没有负载缓冲器安装表面的情况下,利用图6和7中显示的鞍座组件的设计,上部部分140、142仍然可用作弹簧安装件。特别地,上部部分140、142包括其第一端150、152,第一端150、152共同形成弹簧安装件66的第一 V形侧壁190,第一 V形侧壁190适于接触和压缩具有对应的V形表面的第一剪切弹簧(未显示,但在下面看到)。
[0037]类似地,上部部分140、142还包括其第二端160、162,第二端160、162共同形成弹簧安装件66a的第二 V形侧壁190a,第二 V形侧壁190a适于接触和压缩具有对应的V形顶表面的第二剪切弹簧(也未显示,但在下面看到)。虽然公开了 V形侧壁190和190a,但可将鞍座设计成使得仅端部150和152或端部160和162包括V形侧壁。再次,利用图6中显示的设计,消除了独立弹簧安装件接触剪切弹簧的需要。
[0038]如上面描述的,在车辆悬架50中存在两个开口(64和64a)。鞍座组件90还包括定位在侧壁190和190a之间的第三V形壁190b,以及与V形壁190b相对且在侧壁190和190a之间的第四V形壁190c。V形壁190b和190c,以及侧壁82和80A分别也适于接触和压缩具有对应的V形表面的额外的剪切弹簧(未显示,但在下面看到)。
[0039]此外,内侧鞍座130的上部部分142包括前挡部171a、171c、171e和171g。类似地,外侧鞍座120的上部部分140包括前挡部171b、171d、171f和171h。前面说的前挡部中的各个向上延伸到负载缓冲器安装表面155、165上方,并且可操作成阻止车辆悬架50具有长于期望的行程。当负载缓冲器未安装到鞍座组件90上时,或者如果安装到鞍座组件90上的(多个)负载缓冲器压缩到在前挡部的上部表面下方的水平,则很可能使用那些前挡部。在这种使用期间,前挡部可接触顶壁84和84a,以便限制车辆悬架50的行程。仍然此夕卜,如图8和/或图8A所示,内侧鞍座130的上部部分142包括前挡部171w、171x、171y和171z0前面说的前挡部以及类似地定位在外侧鞍座120的上部部分140上的前挡部中的各个都可操作成阻止车辆悬架50具有长于期望的行程。在车辆悬架50的回弹运动期间,很可能使用前挡部171w、171x、171y和171z。在这种使用期间,前挡部可接触底壁86和86a,以便限制车辆悬架50的行程。图8和/或图8A进一步示出表面155a和表面165a,表面155a提供图6和7中显示的负载缓冲器安装表面155的一半,表面165a提供图6和7中显示的负载缓冲器安装表面165的一半。因而,表面155a是图6和7中显示的第一弹簧安装件66的内侧部分66b的一部分,而表面165a是图6和7中显不的第二弹簧安装件66a的内侧部分66c的一部分。
[0040]图8还示出在鞍座组件90的端部162处形成V形壁190a的一半的渐缩表面191a,以及形成图6和7中显示的V形壁190b的一半的渐缩表面191b。另外,显示了在第一弹簧安装件66的内侧部分66b中的贯穿孔205,内侧部分66b构成弹簧安装件66的一半,并且显示了在第二弹簧安装件66a的内侧部分66c中的贯穿孔205a,内侧部分66c构成第二弹簧安装件66a的一半。如可从图7和8看出的,连接杆146延伸通过贯穿孔205,而连接杆146a延伸通过贯穿孔205a。
[0041]图8A还示出在鞍座组件90的端部152处形成V形壁190的一半的渐缩表面191,以及形成图6和7中显示的V形壁190c的一半的渐缩表面191c。
[0042]图4和5中显示的车辆悬架50的车架吊钩100可包括铸造或制造金属或复合材料,包括铁、钢或铝。如图4所示,用角撑板62a-f制造车架吊钩100,并且可使用钢板来制作车架附连部分58。还可用任何适当的可铸造材料铸造车架吊钩100。类似地,鞍座可包括铸造或制造金属或复合材料。取决于应用,金属可为例如结节状延性铁(或者更简单地,延性铁)、钢(诸如高强度低合金钢)或铝。典型地,高强度低合金钢是用于车架吊钩和鞍座的优选材料,但当重量考量较重要时,通常期望用铝。
[0043]图9和13是剪切弹簧300 (有时被称为V形弹簧)的透视图。示例实施例中公开的剪切弹簧中的任一个,诸如剪切弹簧72、72a、74和74a,都可布置为剪切弹簧300。如图9所示,剪切弹簧300包括基板302、V形板310和中间板312。V形板310产生具有适于接触弹簧安装件的对应的V形侧壁的V形壁310a的剪切弹簧300。剪切弹簧300包括在基板302和中间板312之间的弹性体区段306,以及在中间板312和V形板310之间的弹性体区段308。备选地,可将剪切弹簧制作成没有板302、310和312中的一个或多个。例如,剪切弹簧可完全为弹性体,具有基板302没有板310和312,具有基板302和板312,但没有中间板312等。此外,基板302还可为V形板310和312,使得所有三个板都是V形。在这种情况下,开口接触基板302的侧壁也可具有对应的V形。此外,显示了剪切弹簧300具有优选实施例的几何形状。将理解的是,基板302甚至可不包括上面提到的板。另外,还可使用紧固件、螺栓等以已知且常规的方式将剪切弹簧300的基部或基板302固定到弹簧模块中的开口的侧壁上。因而,剪切弹簧不必具有但可具有图9-13中显示的几何形状。
[0044]图10和11是剪切弹簧300的立视图。剪切弹簧300具有在其端板(即,基板302和V形板310)之间的自由状态竖向偏移301。优选地,自由状态竖向偏移301等于车辆悬架50的竖向行程的一半。这么做是为了最小化施加到两个端板处的压缩负载对剪切弹簧300起作用而在剪切弹簧300中引起的力偶。力偶是当相等和相对的力对本体起作用但不在同一直线上时所引起的力矩。剪切弹簧300上的力偶的作用是在弹簧内引起旋转,这可使弹簧在弹簧模块内充分地旋转,以减轻剪切弹簧的压缩,以及使弹性体区段(例如,弹性体区段306和308)张紧。使剪切弹簧300的两个端板偏移等于悬架的竖向动程的一半的距离在全行程和回弹条件下引起力偶,力偶相等,但方向相反(这些力偶的量级是没有偏移或偏移等于车辆悬架50的竖向动程的一半的弹簧的力偶的一半)。
[0045]剪切弹簧典型地由相对扁平第一端板和第二端板构建,其中,弹性体连接在第一端板和第二端板之间。然后,这个弹簧将具有对应于所选材料、横截面和弹性体的厚度的压缩和剪切速率。如果将第三板插入第一端板和第二端板之间;使得,它将弹性体厚度细分成两个独立但不必相等的厚度;弹簧的压缩速率将增大,而剪切速率将不受影响。因为弹簧的板全部都相对平,所以在互相垂直的方向上的弹簧的剪切速率相同。
[0046]如果弹簧具有带有一形式的一个或多个板;使得,该形式至少部分地在剪切方向中的一个上限制弹性体(一种方法是使用V形板);则弹簧不再沿限制方向以纯剪切起作用。相反地,弹簧沿限制方向以剪切和压缩的组合起作用。结果是受限制的剪切方向比不受限制的剪切方向具有更高效的剪切速率。正如上面所说添加板来细分橡胶提高弹簧的压缩速率,添加成形板将增大高效剪切速率的压缩速率部分,导致剪切速率甚至更高效。图12是包括基板302、V形板310和中间板312的剪切弹簧300的平面图。基板302包括从其第一端延伸远离V形板310的第一凸缘304,以及从其第二端也延伸远离V形板310的第二凸缘305。基板302适于接触车辆悬架的弹簧模块开口的第一侧壁(例如,车辆悬架50的弹簧模块中的开口 64的侧壁80)。作用于剪切弹簧300、弹簧模块开口的侧壁和弹簧安装件的V形侧壁上的摩擦力提供阻止剪切弹簧300的侧向移动的主要手段。基板302的第一凸缘304和第二凸缘305设计成延伸超过弹簧模块开口的侧壁的第一侧边缘和第二侧边缘,以次要地约束剪切弹簧300相对于车辆悬架50的侧向移动。
[0047]中间板312作用于剪切弹簧300上的侧向剪切力(诸如在从凸缘304到凸缘305或从凸缘305到凸缘304的方向上的侧向剪切力)提供额外的阻力。显示了中间板312具有V形构造,中间板312与V形板310具有相同的角。但是,对于V形,中间板312可如期望地具有较大或较小的角。另外,可省略中间板312,或者额外的中间板(例如,中间V形板)可包括在V形板310和基板302之间。备选地,中间板(例如,中间板312)可为扁平板,像凸缘304和306之间的基板302的扁平部分那样,并且可添加额外的板,这取决于应用或期望性能。
[0048]V形板310和312可由直板弯曲而成。由于V形板310具有V形,故V形板310具有小于180度的角。图12示出了由V形板310形成的夹角311,以及由中间板312形成的夹角313。在中间板312具有V形的实施例中,夹角311和313优选度数相同。夹角311和313的度数(° )可为落在多个角范围中的任一个内的度数,包括(但不限于)(i)90°至179°、(ii)90°至170°或(iii)115°至125°的角范围。根据后一范围,夹角311和313可为例如 115。、116°、117。、118°、119°、120。、121。、122。、123。、124。、125。,或者列出的那些角中的任何两个之间的一些非整数角。
[0049]根据公开的实施例,剪切弹簧300可由粘合到板302、310和312上的弹性体区段306和308构建。弹性体区段306和308可包括弹性体材料(即,弹性体),诸如天然橡胶、合成橡胶、丁苯、合成聚异戊二烯、丁基橡胶、腈橡胶、乙烯丙烯二烃单体橡胶、聚丙烯酸橡胶、高密度聚乙烯、热塑性弹性体、热塑性烯烃(TPO)、尿烷、聚亚安酯、热塑性聚氨酯(TPU),或者一些其它类型的弹性体。就此而言和特别地,弹性体区段306和308可包括限定为美国试验材料协会(ASTM) D 2000 M4AA 717 A13 B13 C12 F17 Kll Zl Z2的弹性体。在这种情况下,Zl表示天然橡胶,并且Z2表示被选来实现期望剪切速率的硬度。选择的硬度可基于给定预定尺度,诸如肖氏硬度A级、ASTM D2240型A级,或者ASTM D2240型D级。在优选实施例中,根据肖氏硬度A级,Z2例如优选为70 ± 5。在另一个实施例中,根据肖氏硬度A级,Z2例如在50至80的范围内。Z2和Z2的范围的其它示例也是可能的。
[0050]在另一方面,弹性体区段306和308可包括黏弹性体材料,⑴当剪切弹簧300处于给定范围内的负载下时,以及当负载被移除时,黏弹性体材料具有弹性特性,并且(ii)如果施加的负载超过给定的最大负载范围,则黏弹性体材料具有非弹性特性(例如,不回到原来的未加载形状)。给定范围可从无负载扩展到最大预期负载加给定阈值。给定阈值决定剪切弹簧300的可能过载。作为示例,黏弹性体材料可包括无定形聚合物、半结晶聚合物和生物聚合物。黏弹性体材料的其它示例也是可能的。
[0051]根据示例实施例,弹性体区段306和308还可包括一种或多种填料。(多种)填料可优化弹性体区段306和308的性能。填料可包括(但不限于)蜡、油、固化剂和/或黑烟末。这样的填料可通过改进耐久性,以及/或者针对施加到弹性体区段306和308的给定剪切负载和/或给定压缩负载来调节弹性体区段306和308而优化性能。通过使用填料来改进耐久性可包括例如最小化弹性体区段306和308的温升-加载特性,以及/或者最大化弹性体区段306和308的形状固持力。
[0052]例如可通过将板302、310和312插入模具(未显示)中来形成剪切弹簧300。可对各个板涂覆涂层材料。作为示例,涂层材料可包括包含以钙改性的锌和磷酸盐的材料。涂层材料可具有200-400毫克每平方英尺的涂层重量。涂层材料的其它示例也是可能的。可将粘合剂施用到涂覆板上,用于将板302、310和312粘合到弹性体区段306、308上。作为示例,粘合剂可包括美国北卡罗来纳州卡瑞的洛德公司(Lord Corporat1n)制造的Chemlok?。粘合剂的其它示例也是可能的。在将板302,310,312插入模具中之前,在此期间和/或之后施用涂层材料和/或施用粘合剂可发生。在施用涂层材料和粘合剂之后,可将弹性体材料(同时呈可倾倒形式)插入模具中,以形成弹性体区段306、308。
[0053]在优选实施例中,用除了弹性体材料之外的手段保护板302、310和312的任何暴露部分(例如,板的未被弹性体材料覆盖的一部分)免受腐蚀。在其它实施例中,板302、310和312的一些暴露部分(例如,板的边缘)可未受到腐蚀保护,而板的任何其它暴露部分则受到腐蚀保护。
[0054]板302、310和312可由多种适当材料中的任一种制成,包括(但不限于)铁、钢、铝、塑料、复合材料或一些其它材料。板302、310、312可完全或至少基本上封装在弹性体中,以进一步提高它们在配合悬架部件处的抗腐蚀性和摩擦性。作为示例,板302、310和312可包括厚度在0.125英寸(3.175 mm)至0.25英寸(6.35 mm)之间的范围内的板。
[0055]根据示例实施例,剪切弹簧300的期望竖向剪切速率为大约615N/mm(或大约3500镑力每英寸(即,lbf/in)),并且剪切弹簧300的初始压缩弹簧刚度为大约5700 N/mm(或大约 32500 lbf/in)。
[0056]图14和15是用于在车辆悬架50中使用的示例负载缓冲器400的透视图。图16是负载缓冲器400的正视图,并且图17和18分别是负载缓冲器400的俯视和仰视平面图。示例实施例中公开的任何负载缓冲器(诸如负载缓冲器76和76a)都可布置为负载缓冲器400。如图14、15和16中的一个或多个所示,负载缓冲器400包括基部402、负载缓冲器部分404、具有安装孔407的安装延伸部406,以及安装延伸部408。与负载缓冲器400成一体的负载缓冲器固持器410从安装延伸部408延伸。负载缓冲器部分404定位在安装延伸部406和408之间,并且如图14所示,定位在基部402上方。负载缓冲器基部402可包括实心或包括间隙或空隙的金属板,或者可包括弹性体材料或它们的组合。
[0057]负载缓冲器部分404可设计成具有至少一个渐缩壁,以及大体类似地成形的整体上大小不同的水平横截面。大小变化因子或相似比随至少一个渐缩壁的锥度改变。水平横截面可为对于包装、重量或美观性所期望的任何几何形状。另外或备选地,可选择水平横截面,以获得负载缓冲器400的期望竖向弹簧刚度。
[0058]负载缓冲器固持器410包括负载缓冲器固持器夹具(或者更简单地,夹具)414、负载缓冲器固持器轴(或者更简单地,轴)415和负载缓冲器固持器盘(或者更简单地,盘)416。轴415在基部402的外表面402a(参见图15)和盘416的固持表面411之间延伸。夹具414从与固持表面411相对的盘416的部分延伸远离盘416。夹具414、轴415和盘416的直径可不同。例如以及如图15所示,轴415的直径小于盘416的直径,并且夹具414的直径大体小于(虽然不必小于)轴415和盘416的直径。
[0059]可相对于鞍座组件凹部(诸如鞍座120的凹部420和421中的一个,或者鞍座130的凹部422和423中的一个)的高度来选择轴415的长度。典型地,轴415的长度比凹部高度小10-15%。这允许固持器使其本身“夹持”就位。此外,可相对于鞍座组件凹部的宽度来选择轴415的直径。作为示例,可选择轴415的长度,使其略微大于鞍座组件凹部的高度,并且可选择轴415的直径,使其略微小于鞍座组件凹部的深度和/或宽度,使得可用手将轴415定位在鞍座组件凹部内。
[0060]可使用夹具414来将轴415拉到或推到鞍座组件凹部中,以及将轴415拉出或推出鞍座组件凹部。在夹具414被拉或推时,负载缓冲器固持器410可弯曲。可选择轴415的直径以及因而鞍座组件凹部的宽度,以使其足够大,使得在对负载缓冲器固持器410施加
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